Haifisch und Schwimmer A 12

Transkript

1 Haifisch und Schwimmer A 12 Ein Hai erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 65 Kilometer pro Stunde. Im Juli 1978 schwamm Walter Poenisch von Kuba - einer Insel in der Karibik - nach Florida in den Vereinigten Staaten. Die Gewässer sind so gefährlich, dass er in einem Haifischkäfig schwamm. Er brauchte nur 34 Stunden für die 207 Kilometer lange Strecke. a) Ordne die gegeben physikalischen Größen richtig in die folgende Tabelle ein. Ergänze in der 1. Zeile die dazugehörigen Formelzeichen. Weg Zeit Geschwindigkeit Florida Walter Poenisch Kuba Hai b) Entscheide dich richtig und begründe. Walter Poenisch schwamm mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 3 h 6 h 8 h 17 h c) Ermittle, wie lange der Haifisch gebraucht hätte. Welche Annahme hast du bei dieser Rechnung gemacht. Ist diese berechtigt?

2 Haifisch und Schwimmer (Lern- und Testaufgabe) H 12 Didaktisch-methodische Hinweise Diese Aufgabe dient der Überprüfung folgender Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler können - Geschwindigkeiten berechnen, - Größen aus einem altersgerecht aufbereiteten Text erschließen. Mit den Schülerinnen und Schülern sollte diskutiert werden, ob die Rechnung für den Hai realistisch ist. Hinweise zum Erwartungshorizont a) Weg Zeit Geschwindigkeit Walter Poenisch s = 207 t = 34 h Hai s = /h b) v P 6 h c) t H 3 h, Annahme: Hai schwimmt immer mit konstanter Geschwindigkeit. Diese Annahme ist nicht berechtigt, da der Hai diese Geschwindigkeit nur für kurze Zeit aufbringen kann. F E K B L M S

3 Die Autofahrt mit Panne A 13 Herr Franke fuhr gestern mit seinem Kleinwagen gemeinsam mit seiner Tochter Laura von Magdeburg nach Halle. Für die 80 Kilometer lange Autobahnstrecke brauchten sie genau 40 Minuten. Unterwegs hatten sie eine Reifenpanne und Herr Franke musste den Reifen wechseln. Während der gesamten Fahrt hat Laura alle fünf Minuten den Kilometerstand aufgeschrieben: Zeit in Minuten Kilometerstand a) Ermittle die Durchschnittsgeschwindigkeit bei dieser Fahrt. b) Zeichne ein Weg-Zeit-Diagramm. c) Welche der folgenden Fragen kann man genau beantworten? Begründe: (1) Fuhr Herr Franke mit konstanter Geschwindigkeit? (2) Nach wie viel Kilometern hatte er die Panne? (3) Wie lange dauerte die Pause? (4) War die Durchschnittsgeschwindigkeit vor oder nach der Pause größer?

4 Die Autofahrt mit Panne (Testaufgabe) H 13 Didaktisch-methodische Hinweise Diese Aufgabe dient der Überprüfung folgender Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler können - Geschwindigkeiten berechnen, - die Größen Weg und Zeit aus Tabellen ermitteln, - den Vorteil von Messungen gegenüber Schätzungen erläutern. Hinweise zum Erwartungshorizont a) v = 2 = 120 min h 80 s in b) c) richtige Antworten (1) und (4) t in min F E K B L M S

5 Katz und Maus A 14 Eine Katze bemerkt eine Maus. Sie will die Maus fangen. Dir ist folgendes bekannt: Die Durchschnittsgeschwindigkeit der Katze beträgt 2 m/s, die der Maus 50 cm/s. Die Entfernung der Maus vom Loch beträgt 1,2 m, die der Katze vom Loch 5 m. a) Ermittle durch Rechnungen, ob die Katze die Maus fangen kann, bevor sie im Loch ist. b) Welche Annahmen liegen deiner Berechnung zugrunde? Sind diese berechtigt? (Bildquelle: Jutta Koch, Magdeburg)

6 Katz und Maus (Testaufgabe) H 14 Didaktisch-methodische Hinweise Diese Aufgabe dient der Überprüfung folgender Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler können - Geschwindigkeiten berechnen, - Größen aus einem altersgerecht aufbereiteten Text erschließen, - die Grenzen des verwendeten mathematischen Modells angeben. Hinweise zum Erwartungshorizont a) tkatze = 2,5 s tmaus = 2,4 s Nach dieser Rechnung kann die Katze die Maus nicht fangen. b) Annahmen, z. B.: - Katze und Maus laufen auf einer Geraden - beide laufen gleichzeitig los - beide sind Punkte (Maus ist sofort mit dem ganzen Körper im Loch) - Katze springt nicht Da alle diese Annahmen nicht berechtigt sind, ist die Gleichung (das Modell) hier nicht geeignet F E K B L M S

7 Die Fahrt zur Schule A 15 Susann und Peter sind Geschwister. Jeden Morgen fahren sie mit dem Fahrrad die zwei Kilometer lange Strecke zur Schule. Susann benötigt für diese Strecke sechs Minuten. Ihr kleiner Bruder Peter benötigt doppelt so lange, deshalb fährt er immer fünf Minuten eher los. a) Berechne die Geschwindigkeiten von Susann und Peter. b) Stelle beide Bewegungen in einem s(t) - Diagramm dar. c) Ermittle mithilfe des Diagramms, nach welcher Strecke und nach welcher Zeit Susann ihren kleinen Bruder überholt.

8 Die Fahrt zur Schule (Lernaufgabe) H 15 Didaktisch-methodische Hinweise Diese Aufgabe dient der Entwicklung folgender Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler können - Geschwindigkeiten berechnen, - Ergebnisse in vorgegebenen Diagrammen darstellen, - Weg und Zeit aus Diagrammen ermitteln. Hinweise zum Erwartungshorizont a) v Susann = 20 h v Peter = 10 h 2,0 1,5 s in b) 1,0 Peter c) t 10 min; s 1,7 0,5 Susann t in min 0, F E K B L M S

9 Der Streit A 16 Franz und Franziska streiten sich....wenn ich meinen Kopf auf den Tisch lege und die Augen schließe, dann bewege ich mich nicht......das stimmt nicht!... Welche Meinung vertrittst du? (Bildquelle: Dirk Kelch, Wernigerode)

10 Der Streit (Lernaufgabe) H 16 Didaktisch-methodische Hinweise Diese Aufgabe dient der Entwicklung folgender Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler können - Beispiele für die Relativität von Bewegungen erläutern, - Ergebnisse in Partnerarbeit austauschen. Hinweise zum Erwartungshorizont In der Diskussion sollten die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass für die Entscheidung Ruhe oder Bewegung die Wahl des Bezugssystems wichtig ist. Dabei vernachlässigt die Physik biologische Bewegungen im Innern des Körpers F E K B L M S

11 Die Wanderung A 17 Christian war mit seinen Eltern in den Sommerferien in den Alpen. Da das Wetter schön war, gingen sie häufig wandern. An so einem Wandertag, der schon um 7.00 Uhr begann, hatten sie um 9.30 Uhr eine Stelle erreicht, an der man das Echo von einem Berghang besonders deutlich hören konnte. Christian überlegte, ob er aus dem Echo die Entfernung zum Berghang ermitteln könne. Dabei fiel ihm ein, dass der Schall in einer Sekunde 333 m zurücklegt. Er nahm die Stoppuhr, die er erst kürzlich zum Geburtstag geschenkt bekommen hatte und bestimmte die Zeit für das Echo mit 8 Sekunden. Nun berechnete er die Entfernung zum Berghang. Nachdem die Familie noch einen Kilometer gewandert war, legte sie um 9.45 Uhr ihre erste Pause von zehn Minuten ein. Christian stellte fest, auch hier kann man das Echo von dem Berghang gut hören. Er überlegte: Wir sind genau in Richtung zum Berghang gelaufen, da kann ich doch ausrechnen, wie lange das Echo dauert und das Ergebnis mit der Stoppuhr überprüfen. a) Berechne, wie weit ist der Berghang bei der ersten Messung entfernt war. b) Welche Zeit für das Echo müsste Christian bei der Rast messen? c) Wann erreicht die Familie den Berghang, wenn sie ihr Wandertempo genauso groß ist wie vor der Rast? (Bildquelle: MS Office Clipart) Echo? Echo

12 Die Wanderung (Lernaufgabe) H 17 Didaktisch-methodische Hinweise Diese Aufgabe dient der Entwicklung folgender Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler können - Wege, Zeiten und Geschwindigkeiten berechnen, - aus altersgerecht aufbereiteten Texten Informationen entnehmen. Hinweise zum Erwartungshorizont Die Schülerinnen und Schüler sollten möglichst im Kopf und mit gerundeten Werten rechnen. a) s =1332 m b) t = 2 s c) Uhr F E K B L M S

13 Das Mausefallenauto (SE) A 18 Aufgabe Untersucht die Bewegung eines Mausefallenautos. Bearbeitet dazu die folgenden Aufträge. Fertige ein Protokoll an. Versuchsaufbau Beschreibt den Versuchsaufbau mithilfe einer Skizze. Durchführung Bereitet eine ausreichend lange Fahrstrecke vor, führt am besten eine Probefahrt durch. Teilt die Fahrstrecke in kleine Messabschnitte ein. Am besten eignen sich Handys zum Stoppen der Zeit, denn damit kann eine Person gleich mehrere Zeiten messen. Wenn ihr mit mehreren Schülern messt, so gibt einer das Startkommando für alle. Messwerte Weg s in m Zeit t in s (Bildquelle: Hans-Peter Pommeranz, Halle) Beschreibung der Bewegung Stellt die Bewegung des Mausefallenfahrzeugs in einem s(t) - Diagramm dar und beschreibt sie. Messabweichungen Nennt mögliche Messabweichungen. Beschreibt, wie diese zu beseitigen sind.

14 Das Mausefallenauto (Lernaufgabe) H 18 Didaktisch-methodische Hinweise Diese Aufgabe dient der Entwicklung folgender Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler können - Maßband und Stoppuhr richtig verwenden, - Abweichungen von Messwerten als unvermeidlich akzeptieren, - Ergebnisse von Experimenten in vorgegebenen Tabellen bzw. Koordinatensystemen darstellen sowie den Zusammenhang zwischen den Messwerten beschreiben. Bei der Durchführung des Experiments sollte beachtet werden: - nach einer Probefahrt die Messstrecke z. B. in 50 cm lange Teilstücke einteilen - Kommandoschüler einteilen - je Abschnitt zwei Schüler einteilen, um Messunterschiede aufzuzeigen - Diagrammeinteilung besprechen Vielfältige Bauanleitung findet man unter dem Suchwort Mausefallenauto im Internet. Hinweise zum Erwartungshorizont Auswertung Durchführung des Experiments Möglichkeiten der Erhöhung der Messgenauigkeit diskutieren F E K B L M S

15 Diagramme beschreiben Bewegungen A 19 Die beiden Diagramme stellen eine geradlinig gleichförmige Bewegung dar. Ihnen fehlt noch die vollständige Beschriftung. a) Ergänze ihre Namen und die Beschriftungen der Achsen mit folgenden Vorgaben: Weg-Zeit-Diagramm Zeit s in m Geschwindigkeit Weg Zeit v (t)-diagramm Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm t in s s (t)-diagramm t in s v in m/s b) Zeichne in jedes Diagramm eine weitere Gerade für ein Fahrzeug mit kleinerer Geschwindigkeit ein. c) Kreuze die richtigen Aussagen für die geradlinig gleichförmige Bewegung an. A Die Geschwindigkeit nimmt gleichmäßig zu. B Der zurückgelegte Weg ist der abgelaufenen Zeit proportional. C Je steiler die Gerade im s(t) Diagramm, umso größer die Geschwindigkeit.

16 Diagramme beschreiben (Testaufgabe) A 19 Didaktisch-methodische Hinweise Diese Aufgabe dient der Überprüfung folgender Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler können - die physikalischen Größen, Formelzeichen und Einheiten für Weg, Zeit sowie Geschwindigkeit zuordnen, - den Zusammenhang zwischen den Größen aus einem Diagramm ableiten, Hinweise zum Erwartungshorizont a) und b) Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm v(t)-diagramm v in m/s Weg-Zeit-Diagramm s in m s(t)-diagramm Geschwindigkeit Zeit t in s c) richtige Antworten (B) und (C) Weg Zeit t in s F E K B L M S